JP5867186B2 - Virtual image display device - Google Patents

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Description

本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置に関する。   The present invention relates to a virtual image display device such as a head mounted display that is used by being mounted on a head.

近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、表示素子からの画像光を装着者である観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されており、特に、虚像を形成する画像光と外界からの光である外界光とを重畳させるために、シースルーにしたものが提案されている(特許文献1参照)。   In recent years, various types of virtual image display devices capable of forming and observing virtual images, such as a head-mounted display, have been proposed that guide image light from a display element to the eyes of an observer who is a wearer. In order to superimpose image light that forms a virtual image and external light that is light from the outside world, a see-through type is proposed (see Patent Document 1).

なお、ヘッドマウントディスプレイに関する技術ではないが、視線の方向を検出し、検出結果をコンピューターの入力操作に適用するものが知られている(特許文献2参照)。   In addition, although it is not the technique regarding a head mounted display, what detects the direction of a gaze and applies a detection result to input operation of a computer is known (refer patent document 2).

特許文献1等のようなシースルータイプの虚像表示装置の使用では、背景の外界光の影響で画像が見づらくなる場合がある。このような場合の対策として、画像光の明るさを可変にすることで、観察者の眼に入る外界光と画像光とのバランスを取ることが考えられる。しかしながら、使用環境については、種々の態様があり、例えば、室内が局所的に明るくなっており、観察者がその局所的に明るい箇所に向いた状態で画像光による虚像を観察する、といった状況も考えられる。このような場合、観察者の眼が外界光に反応して、知覚される画像光が相対的に十分な明るさでなくなり、結果として画像光による虚像が認識しづらいものになる、という事態が生じ得る。逆に、知覚される画像光が相対的に明るくなりすぎて外界光の観察が不能になりシースルーの効果を得られなくなる場合も生じ得る。なお、特許文献2のような技術により、視線の方向を検出できるとしても、これをもって直ちに上記のような状況を改善できるとは限らない。   In the use of a see-through type virtual image display device such as Patent Document 1, an image may be difficult to see due to the influence of external light from the background. As a countermeasure for such a case, it is conceivable to balance the external light entering the observer's eyes and the image light by making the brightness of the image light variable. However, there are various modes of use environment, for example, a situation where the room is locally bright and the observer observes a virtual image by image light in a state of facing the locally bright spot. Conceivable. In such a case, the observer's eyes react to the external light, and the perceived image light is not sufficiently bright, and as a result, the virtual image due to the image light becomes difficult to recognize. Can occur. On the other hand, the perceived image light may be too bright, making it impossible to observe the external light and failing to obtain the see-through effect. Even if the direction of the line of sight can be detected by the technique as in Patent Document 2, the situation as described above cannot always be improved immediately.

特開2007−178941号公報JP 2007-178941 A 特開平6−242883号公報JP-A-6-242883

本発明は、画像光と外界光とを重畳させるシースルータイプであって、外界光の状態に応じて画像光を適切な明るさに調整できる虚像表示装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a virtual image display device that is a see-through type that superimposes image light and external light, and can adjust the image light to an appropriate brightness in accordance with the state of external light.

上記目的を達成するため、本発明の虚像表示装置は、(a)外界光を透過させるとともに画像光による虚像を形成する虚像形成部と、(b)虚像形成部の向きに応じて外界光の明るさを方位に関連づけて検出する光検出装置と、(c)光検出装置によって検出された明るさに関する情報に基づいて画像光を制御する画像光制御部と、を備える。   In order to achieve the above object, a virtual image display device of the present invention includes (a) a virtual image forming unit that transmits external light and forms a virtual image by image light, and (b) external light according to the orientation of the virtual image forming unit. A light detection device that detects the brightness in association with the azimuth; and (c) an image light control unit that controls the image light based on information on the brightness detected by the light detection device.

上記虚像表示装置では、虚像形成部が画像光と外界光とを重畳させるシースルータイプとなっており、画像光制御部は、光検出装置によって当該外界光の明るさを方位に関連づけて検出し、検出された明るさに関する情報に基づいて、画像光を制御するものとなっている。これにより、観察者が向いている方位からの外界光の明るさに対応して、画像光を制御し、画像光による像(虚像)の明るさと外界光による像の明るさとのバランスを適度なものにできる。つまり、外界光の状態に応じて画像光を知覚しやすい適切な明るさに調整できる。   In the virtual image display device, the virtual image forming unit is a see-through type that superimposes the image light and the external light, and the image light control unit detects the brightness of the external light in association with the direction by the light detection device, The image light is controlled based on information on the detected brightness. As a result, the image light is controlled in accordance with the brightness of the external light from the direction in which the observer is facing, and an appropriate balance is achieved between the brightness of the image (virtual image) by the image light and the brightness of the image by the external light. Can be a thing. That is, the brightness can be adjusted to an appropriate brightness that makes it easy to perceive image light according to the state of external light.

本発明の具体的な側面では、画像光制御部が、虚像形成部上の被照射領域に対応する画像光の光量を分割された領域ごとに部分的に変化させる。この場合、外界光の局所的な明暗の状態に対して、画像光の光量を部分的に変えることで、明るさのバランスを取ることができる。   In a specific aspect of the present invention, the image light control unit partially changes the amount of image light corresponding to the irradiated region on the virtual image forming unit for each divided region. In this case, the brightness can be balanced by partially changing the light amount of the image light with respect to the local light and dark state of the external light.

本発明の別の側面では、画像光制御部が、画像光となるべき照明光を発生させるバックライト光源を制御するバックライト制御部である。この場合、バックライト光源を制御することで、画像光の明るさを制御することができる。   In another aspect of the present invention, the image light control unit is a backlight control unit that controls a backlight light source that generates illumination light to be image light. In this case, the brightness of the image light can be controlled by controlling the backlight light source.

本発明のさらに別の側面では、観察者の視線の方向を検知する視線検知装置をさらに備え、画像光制御部が、視線検知装置の検知結果として得られる観察者の視線の方向における外界光の明るさに関する情報に基づいて画像光を制御する。この場合、観察者の視線の方向における外界光の明るさに応じて、画像光の状態を制御することができるので、虚像の観察がより容易になる。   According to still another aspect of the present invention, the image processing apparatus further includes a line-of-sight detection device that detects the direction of the line of sight of the observer, and the image light control unit The image light is controlled based on the information regarding brightness. In this case, since the state of the image light can be controlled according to the brightness of the external light in the direction of the line of sight of the observer, the virtual image can be observed more easily.

本発明のさらに別の側面では、視線検知装置が、画像光に重畳されて射出される近赤外光線のうち観察者の眼において反射されて画像光の光路を逆行する成分を当該光路上から分岐するビームスプリッターと、ビームスプリッターで分岐された当該近赤外光線を検出する近赤外光線検知センサーとを有する。この場合、可視光領域外の波長である近赤外光線を用い、これをビームスプリッターで分岐することで、画像光に影響を与えることなく、かつ、確実に観察者の眼球の動きを捉えて視線の方向を検知することができる。   In still another aspect of the present invention, the line-of-sight detection device includes a component that is reflected by an observer's eye and that reverses the optical path of the image light out of the near-infrared ray that is emitted while being superimposed on the image light. It has a beam splitter that branches and a near-infrared ray detection sensor that detects the near-infrared ray branched by the beam splitter. In this case, a near-infrared ray having a wavelength outside the visible light region is used, and this is split by a beam splitter, so that the movement of the eyeball of the observer can be reliably captured without affecting the image light. The direction of the line of sight can be detected.

本発明のさらに別の側面では、光検出装置が、視線検知装置で検知された観察者の視線に関する情報に基づいて明るさを検出する範囲を変化させる。ここで、視線に関する情報とは、視線の方向やその方向の変化といった視線に関する種々の情報を意味する。この場合、観察者の視線の先の外界の明るさについてより優先した画像光の制御を行うことができる。   In still another aspect of the present invention, the light detection device changes a range in which the brightness is detected based on information on the observer's line of sight detected by the line-of-sight detection device. Here, the information regarding the line of sight means various types of information regarding the line of sight such as the direction of the line of sight and a change in the direction. In this case, it is possible to control the image light with higher priority on the brightness of the external environment beyond the line of sight of the observer.

本発明のさらに別の側面では、光検出装置が、外界光の光量を検出するフォトダイオード部と、外界光による像をフォトダイオード部に向けて投影するレンズとを有する。この場合、簡易な構造でより確実に外界光の状況を捉えることができる。   In still another aspect of the present invention, the light detection device includes a photodiode unit that detects the amount of external light and a lens that projects an image of the external light toward the photodiode unit. In this case, the situation of external light can be captured more reliably with a simple structure.

本発明のさらに別の側面では、光検出装置において、フォトダイオード部が、2次元状に配置される複数のフォトダイオード素子を有して構成され、外界光の検出領域をフォトダイオード素子の配置に対応して複数に分割する。この場合、外界光によって形成される外界像の明るさを、分割領域ごとに判断することができる。   In still another aspect of the present invention, in the photodetection device, the photodiode portion is configured to include a plurality of photodiode elements arranged in a two-dimensional manner, and an external light detection region is arranged as the photodiode element. Correspondingly, it is divided into multiple parts. In this case, the brightness of the external image formed by external light can be determined for each divided region.

第1実施形態の虚像表示装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the virtual image display apparatus of 1st Embodiment. (A)は、虚像表示装置を構成する第1表示装置の本体部分の平断面図であり、(B)は、本体部分の正面図である。(A) is a plane sectional view of the main body portion of the first display device constituting the virtual image display device, and (B) is a front view of the main body portion. 虚像表示装置の光学系における光路の一例を具体的に説明する平面図である。It is a top view which demonstrates an example of the optical path in the optical system of a virtual image display apparatus concretely. 虚像表示装置における画像光の制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of the image light in a virtual image display apparatus. (A)は、観察者の観察領域を模式的に示す図であり、(B)は、バックライト光源を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows an observer's observation area | region typically, (B) is a figure which shows a backlight light source typically. 制御動作の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of control operation. (A)は、変形例の虚像表示装置における観察領域を模式的に示す図であり、(B)は、他の変形例の虚像表示装置における観察領域を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the observation area | region in the virtual image display apparatus of a modification, (B) is a figure which shows typically the observation area | region in the virtual image display apparatus of another modification. 第2実施形態に係る虚像表示装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the virtual image display apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 虚像表示装置における画像光の制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of the image light in a virtual image display apparatus. 制御動作の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of control operation. 第3実施形態に係る虚像表示装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the virtual image display apparatus which concerns on 3rd Embodiment. (A)は、第4実施形態に係る虚像表示装置を説明するための図であり、(B)は、変形例の虚像表示装置を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the virtual image display apparatus which concerns on 4th Embodiment, (B) is a figure for demonstrating the virtual image display apparatus of a modification. 第5実施形態に係る虚像表示装置を示す図である。It is a figure which shows the virtual image display apparatus which concerns on 5th Embodiment.

〔第1実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a virtual image display device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔A.虚像表示装置の外観〕
図1に示す本実施形態の虚像表示装置100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置100を装着した装着者である観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。虚像表示装置100は、観察者の眼前を覆う光学パネル110と、光学パネル110等を支持するフレーム121と、フレーム121の前方のカバー部分191,192からテンプル141,142にかけての部分に付加された第1及び第2駆動部131,132と、光学パネル110等の上方側の中央部に固定的に取り付けられる光検出装置180とを備える。光学パネル110は、第1パネル部分111と第2パネル部分112とを有し、両パネル部分111,112は、中央で一体的に連結された板状の部品となっている。図面上で左側の第1パネル部分111と第1駆動部131とを組み合わせた第1表示装置100Aは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第2パネル部分112と第2駆動部132とを組み合わせた第2表示装置100Bは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。
[A. Appearance of virtual image display device)
A virtual image display device 100 according to this embodiment shown in FIG. 1 is a head-mounted display having an appearance like glasses, and recognizes image light based on a virtual image to an observer who is wearing the virtual image display device 100. It is possible to cause the observer to observe the outside world image with see-through. The virtual image display device 100 is added to an optical panel 110 that covers the eyes of the observer, a frame 121 that supports the optical panel 110 and the like, and cover portions 191 and 192 in front of the frame 121 to a portion from the temples 141 and 142. First and second drive units 131 and 132, and a light detection device 180 fixedly attached to the upper central portion of the optical panel 110 or the like. The optical panel 110 has a first panel portion 111 and a second panel portion 112, and both the panel portions 111 and 112 are plate-like parts integrally connected at the center. The first display device 100A in which the first panel portion 111 on the left side and the first drive unit 131 are combined in the drawing is a portion that forms a virtual image for the left eye, and functions alone as a virtual image display device. Further, the second display device 100B in which the second panel portion 112 on the right side and the second driving unit 132 in the drawing are combined is a portion that forms a virtual image for the right eye, and functions alone as a virtual image display device.

〔B.光検出装置の構造〕
虚像表示装置100の光検出装置180について説明する。光検出装置180は、虚像表示を行うための画像形成において付随的な装置であるが、シースルーによる外界像の観察と画像光による虚像の観察とを両立させるための画像光の制御に際しては、重要な役割を担う部分である。光検出装置180は、光学パネル110等に対して固定的に取り付けられている。つまり、観察者が姿勢を変えることで、光学パネル110等の向きが変化すると、これに伴って光検出装置180の向きも変化するものとなっている。このため、光検出装置180は、装着時において、常に観察者の眼前の方向についての外界光の状況を検出可能なものとなっている。虚像表示装置100は、光検出装置180を有することにより、観察者の眼前側の外界光の明るさを方位に関連づけて検出でき、この検出結果に基づいて外界光の明るさに応じた画像光の光量制御ができる。なお、画像光の制御の詳細については、後述する。また、虚像表示装置100における画像形成の動作制御は、観察者からの各種指令を受付可能なコントロール装置(不図示)によってなされるものとする。
[B. Photodetector structure
The light detection device 180 of the virtual image display device 100 will be described. The light detection device 180 is an incidental device in image formation for displaying a virtual image, but is important in controlling image light to achieve both observation of an external image by see-through and observation of a virtual image by image light. It is a part that plays a role. The light detection device 180 is fixedly attached to the optical panel 110 or the like. That is, when the orientation of the optical panel 110 or the like is changed by changing the posture of the observer, the orientation of the light detection device 180 is also changed accordingly. For this reason, the light detection apparatus 180 can always detect the state of external light in the direction in front of the observer's eyes when worn. Since the virtual image display device 100 includes the light detection device 180, the brightness of the external light on the front side of the viewer's eyes can be detected in association with the orientation, and image light corresponding to the brightness of the external light based on the detection result. The amount of light can be controlled. Details of image light control will be described later. Further, it is assumed that image formation operation control in the virtual image display device 100 is performed by a control device (not shown) that can receive various commands from an observer.

〔C.表示装置の本体の構造〕
以下、図2(A)等を参照して、画像形成において本質的な役割を担う装置である第1表示装置100Aすなわち表示装置の本体についての構造について説明する。
[C. Display device body structure]
Hereinafter, the structure of the first display device 100A, which is a device that plays an essential role in image formation, that is, the main body of the display device will be described with reference to FIG.

図2(A)及び2(B)に示すように、第1表示装置100Aは、画像形成装置10と、導光装置20とを備える。ここで、画像形成装置10は、図1における第1駆動部131に相当し、導光装置20は、図1における第1パネル部分111に相当する。なお、図1に示す第2表示装置100Bは、第1表示装置100Aと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、第2表示装置100Bの詳細な説明は省略する。   As illustrated in FIGS. 2A and 2B, the first display device 100 </ b> A includes an image forming device 10 and a light guide device 20. Here, the image forming apparatus 10 corresponds to the first driving unit 131 in FIG. 1, and the light guide device 20 corresponds to the first panel portion 111 in FIG. Note that the second display device 100B shown in FIG. 1 has the same structure as the first display device 100A and is simply flipped left and right, and thus detailed description of the second display device 100B is omitted.

図示の状態において、観察者にとって真正面の方向が、虚像表示装置100を構成する光学系の射出側の光軸である第2光軸AX2に沿った方向であり、第2光軸AX2が虚像表示装置100側から観察者側に向かう方向を+X方向とし、観察者にとって眼が並ばない上下方向を±Y方向とし、眼が並ぶ左右方向を±Z方向とする。   In the state shown in the figure, the direction directly in front of the observer is the direction along the second optical axis AX2 that is the optical axis on the exit side of the optical system constituting the virtual image display device 100, and the second optical axis AX2 is a virtual image display. The direction from the apparatus 100 side toward the viewer side is defined as + X direction, the vertical direction where the eyes are not lined up for the viewer is defined as ± Y direction, and the horizontal direction where the eyes are lined is defined as ± Z direction.

画像形成装置10は、画像表示装置11と、投射光学系12とを有する。このうち、画像表示装置11は、2次元的な照明光SLを射出する照明装置31と、透過型の空間光変調装置である液晶表示デバイス32と、照明装置31及び液晶表示デバイス32の動作を制御する駆動制御部34とを有する。   The image forming apparatus 10 includes an image display device 11 and a projection optical system 12. Among these, the image display device 11 operates the illumination device 31 that emits the two-dimensional illumination light SL, the liquid crystal display device 32 that is a transmissive spatial light modulation device, and the operations of the illumination device 31 and the liquid crystal display device 32. And a drive control unit 34 for controlling.

照明装置31は、赤、緑、青の3色を含む光を発生する光源31aと、光源31aからの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部31bとを有する。液晶表示デバイス32は、照明装置31からの照明光SLを空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部34は、光源駆動回路34aと、液晶駆動回路34bとを備える。光源駆動回路34aは、照明装置31の光源31aに電力を供給して安定した輝度の照明光SLを射出させる。また、光源駆動回路34aは、供給する電力を調整することで、照明装置31の照明光SLの光量を調整でき、延いては画像光GLの光量を調整できる。例えば、矩形形状のバックライト導光部31bからの射出領域を分割し分割された領域ごとに光量を変化させるといった制御が可能である。液晶駆動回路34bは、液晶表示デバイス32に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの画像光を形成する。   The illuminating device 31 includes a light source 31a that generates light including three colors of red, green, and blue, and a backlight light guide unit 31b that diffuses light from the light source 31a into a light beam having a rectangular cross section. The liquid crystal display device 32 spatially modulates the illumination light SL from the illumination device 31 to form image light to be a display target such as a moving image. The drive control unit 34 includes a light source drive circuit 34a and a liquid crystal drive circuit 34b. The light source driving circuit 34a supplies electric power to the light source 31a of the lighting device 31 to emit the illumination light SL having a stable luminance. Further, the light source drive circuit 34a can adjust the amount of illumination light SL of the illumination device 31 by adjusting the power to be supplied, and thus can adjust the amount of image light GL. For example, it is possible to control to divide the emission area from the rectangular backlight light guide unit 31b and change the light amount for each divided area. The liquid crystal driving circuit 34b outputs an image signal or a driving signal to the liquid crystal display device 32, thereby forming color image light that is a source of a moving image or a still image as a transmittance pattern.

投射光学系12は、液晶表示デバイス32上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にするコリメートレンズである。   The projection optical system 12 is a collimating lens that converts image light emitted from each point on the liquid crystal display device 32 into light beams in a parallel state.

導光装置20は、導光部材21と光透過部材23とを接合したものであり、全体としてXY面に平行に延びる平板状の光学部材を構成している。導光装置20は、導光部材21と光透過部材23とにより、外界光を透過させるとともに画像光による虚像を形成するシースルータイプの虚像形成部として機能する。   The light guide device 20 is formed by joining a light guide member 21 and a light transmission member 23, and constitutes a flat plate-like optical member that extends parallel to the XY plane as a whole. The light guide device 20 functions as a see-through type virtual image forming unit that transmits external light and forms a virtual image by image light by the light guide member 21 and the light transmission member 23.

導光装置20のうち、導光部材21は、平面視において台形のプリズム状部材であり、側面として、第1反射面21aと、第2反射面21bと、第3反射面21cと、第4反射面21dとを有する。第1及び第2反射面21a,21bは、XY面に沿って延びている。また、第3反射面21cは、XY面に対して45°以下の鋭角αで傾斜しており、第4反射面21dは、XY面に対して例えば45°以下の鋭角βで傾斜している。第3反射面21cを通る光軸すなわち光学系の入射側の光軸である第1光軸AX1と、第4反射面21dを通る光軸すなわち光学系の射出側の光軸である第2光軸AX2とは、平行に配置されている。   In the light guide device 20, the light guide member 21 is a trapezoidal prism-like member in plan view, and includes, as side surfaces, a first reflection surface 21 a, a second reflection surface 21 b, a third reflection surface 21 c, and a fourth reflection surface. A reflective surface 21d. The first and second reflecting surfaces 21a and 21b extend along the XY plane. The third reflecting surface 21c is inclined at an acute angle α of 45 ° or less with respect to the XY plane, and the fourth reflecting surface 21d is inclined at an acute angle β of 45 ° or less with respect to the XY surface, for example. . The first optical axis AX1 that is the optical axis that passes through the third reflecting surface 21c, that is, the optical axis on the incident side of the optical system, and the second light that is the optical axis that passes through the fourth reflecting surface 21d, that is, the optical axis on the exit side of the optical system. The axis AX2 is arranged in parallel.

導光部材21は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。導光部材21は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分20aとしている。このように導光部材21は、基材としての本体部分20aを一体形成品とするが、機能的に、光入射部B1と導光部B2と光射出部B3とに分けて考えることができる。   The light guide member 21 is formed of a resin material that exhibits high light transmittance in the visible range. The light guide member 21 uses a block-like member integrally molded by injection molding as a main body portion 20a. As described above, the light guide member 21 has the main body portion 20a as a base material integrally formed, but functionally, the light guide member 21 can be divided into the light incident part B1, the light guide part B2, and the light emission part B3. .

光入射部B1は、三角プリズム状の部分であり、第1反射面21aの一部である光入射面ISと、光入射面ISに対向する第3反射面21cとを有する。光入射面ISは、画像形成装置10からの画像光GLを取り込むための裏側又は観察者側の平面であり、投射光学系12に対向してその第1光軸AX1に垂直に延びている。第3反射面21cは、矩形の輪郭を有し、その矩形領域全体に、光入射面ISを通過した画像光GLを反射して導光部B2内に導くための全反射ミラーであるミラー層25を有する。このミラー層25は、導光部材21の本体部分20aの斜面RS上にアルミ等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。第3反射面21cは、投射光学系12の第1光軸AX1又はXY面に対して例えば鋭角α=25°〜27°で傾斜しており、光入射面ISから入射し全体として+Z方向に向かう画像光GLを、全体として−Z方向寄りの−X方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光GLを導光部B2内に確実に結合させる。   The light incident part B1 is a triangular prism-shaped part, and includes a light incident surface IS that is a part of the first reflective surface 21a and a third reflective surface 21c that faces the light incident surface IS. The light incident surface IS is a flat surface on the back side or the viewer side for taking in the image light GL from the image forming apparatus 10 and extends perpendicularly to the first optical axis AX1 facing the projection optical system 12. The third reflecting surface 21c has a rectangular outline, and a mirror layer that is a total reflection mirror for reflecting the image light GL that has passed through the light incident surface IS and guiding it into the light guide B2 over the entire rectangular area. 25. The mirror layer 25 is formed by forming a film on the slope RS of the main body portion 20a of the light guide member 21 by vapor deposition of aluminum or the like. The third reflecting surface 21c is inclined with respect to the first optical axis AX1 or the XY plane of the projection optical system 12, for example, at an acute angle α = 25 ° to 27 °, and is incident from the light incident surface IS in the + Z direction as a whole. The image light GL that is directed is bent so as to be directed in the −X direction that is closer to the −Z direction as a whole, so that the image light GL is reliably coupled into the light guide portion B2.

導光部B2は、互いに対向しXY面に平行に延びる2平面として、光入射部B1で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第1反射面21aと第2反射面21bとを有している。ここでは、第1反射面21aが画像形成装置10に近い裏側又は観察者側にあるものとし、第2反射面21bが画像形成装置10から遠い表側又は外界側にあるものとする。この場合、第1反射面21aは、上記の光入射面ISや後述する光射出面OSと共通の面部分となっている。第1及び第2反射面21a,21bは、屈折率差を利用する全反射面である。   The light guide B2 has first and second reflecting surfaces 21a and 21b that totally reflect the image light bent by the light incident portion B1 as two planes that face each other and extend parallel to the XY plane. Yes. Here, it is assumed that the first reflecting surface 21a is on the back side or the viewer side close to the image forming apparatus 10, and the second reflecting surface 21b is on the front side or the outside side far from the image forming apparatus 10. In this case, the first reflecting surface 21a is a surface portion common to the above-described light incident surface IS and a light emitting surface OS described later. The first and second reflection surfaces 21a and 21b are total reflection surfaces using a difference in refractive index.

光入射部B1の第3反射面21cで反射された画像光GLは、まず、第1反射面21aに入射し、全反射される。次に、当該画像光GLは、第2反射面21bに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、全体として導光装置20の奥側の主導光方向すなわち光射出部B3を設けた−X側に導かれる。なお、第1及び第2反射面21a,21bには反射コートが施されていないため、外界側から第2反射面21bに入射する外界光又は外光は、高い透過率で導光部B2を通過する。つまり、導光部B2は、外界像の透視が可能なシースルータイプになっている。   The image light GL reflected by the third reflecting surface 21c of the light incident part B1 first enters the first reflecting surface 21a and is totally reflected. Next, the image light GL enters the second reflecting surface 21b and is totally reflected. Thereafter, by repeating this operation, the image light is guided to the leading light direction on the back side of the light guide device 20 as a whole, that is, to the −X side where the light emitting portion B3 is provided. In addition, since the 1st and 2nd reflective surfaces 21a and 21b are not provided with the reflective coating, the external light or the external light incident on the second reflective surface 21b from the external side passes through the light guide B2 with high transmittance. pass. In other words, the light guide B2 is a see-through type that allows the external image to be seen through.

光射出部B3は、三角プリズム状の部分であり、第1反射面21aの一部である光射出面OSと、光射出面OSに対向する第4反射面21dとを有する。光射出面OSは、画像光GLを観察者の眼EYに向けて射出するための裏側の平面であり、光入射面ISと同様に第1反射面21aの一部となっており、第2光軸AX2に垂直に延びている。第4反射面21dは、矩形の平坦面であり、第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光GLを反射して光射出部B3外に射出させるとともに外界光OLを透過させるためのハーフミラー層28を、第4反射面21dの中央に配置された矩形の部分領域に有する。このハーフミラー層28は、光透過性を有する半透過反射膜である。ハーフミラー層28は、導光部材21のうち第4反射面21dを構成する斜面RR上に例えば銀等による金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層28の画像光GLに対する反射率は、シースルーによる外界光OLの観察を容易にする観点で、想定される画像光GLの入射角範囲において10%以上50%以下とする。   The light emission part B3 is a triangular prism-shaped part, and has a light emission surface OS that is a part of the first reflection surface 21a and a fourth reflection surface 21d that faces the light emission surface OS. The light exit surface OS is a flat surface on the back side for emitting the image light GL toward the observer's eye EY. The light exit surface OS is a part of the first reflecting surface 21a like the light incident surface IS. It extends perpendicular to the optical axis AX2. The fourth reflecting surface 21d is a rectangular flat surface, reflects the image light GL that has entered through the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, emits the light to the outside of the light emitting part B3, and transmits the external light OL. The half mirror layer 28 is provided in a rectangular partial region disposed in the center of the fourth reflecting surface 21d. The half mirror layer 28 is a transflective film having light transmittance. The half mirror layer 28 is formed by depositing, for example, a metal reflective film or a dielectric multilayer film made of silver or the like on the inclined surface RR constituting the fourth reflective surface 21 d of the light guide member 21. The reflectance of the half mirror layer 28 with respect to the image light GL is set to be 10% or more and 50% or less in the assumed incident angle range of the image light GL from the viewpoint of facilitating observation of the external light OL by see-through.

第4反射面21dは、第1反射面21aに垂直な第2光軸AX2又はXY面に対して例えば鋭角α=25°〜27°で傾斜しており、上記ハーフミラー層28により、導光部B2の第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光GLを部分的に反射して全体として−Z方向に向かわせるように折り曲げることで、光射出面OSを通過させる。   The fourth reflecting surface 21d is inclined with respect to the second optical axis AX2 or XY plane perpendicular to the first reflecting surface 21a, for example, at an acute angle α = 25 ° to 27 °, and is guided by the half mirror layer 28. The image light GL incident through the first and second reflecting surfaces 21a and 21b of the portion B2 is partially reflected and bent so as to be directed in the −Z direction as a whole, thereby allowing the light exit surface OS to pass therethrough.

光透過部材23は、導光部材21の本体部分20aと同一の屈折率を有する本体部分23sで構成され、第1面23aと、第2面23bと、第3面23cとを有する。第1及び第2面23a,23bは、第1及び第2反射面21a,21bと同様、XY面に沿って延びている。また、第3面23cは、XY面に対して傾斜しており、導光部材21の第4反射面21dに対向して平行に配置されている。つまり、光透過部材23は、第2面23bと第3面23cとに挟まれた楔状の部材を有するものとなっている。光透過部材23は、導光部材21と同様に、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。光透過部材23は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材を本体部分23sとしている。   The light transmissive member 23 includes a main body portion 23s having the same refractive index as the main body portion 20a of the light guide member 21, and includes a first surface 23a, a second surface 23b, and a third surface 23c. The first and second surfaces 23a and 23b extend along the XY plane, like the first and second reflecting surfaces 21a and 21b. The third surface 23 c is inclined with respect to the XY plane, and is disposed in parallel to face the fourth reflecting surface 21 d of the light guide member 21. That is, the light transmission member 23 has a wedge-shaped member sandwiched between the second surface 23b and the third surface 23c. Similar to the light guide member 21, the light transmissive member 23 is formed of a resin material exhibiting high light transmittance in the visible region. The light transmissive member 23 has a main body portion 23s which is a block-like member integrally molded by injection molding.

光透過部材23において、第1面23aは、導光部材21に設けた第1反射面21aの延長平面上に配置され、観察者の眼EYに近い裏側にあり、第2面23bは、導光部材21に設けた第2反射面21bの延長平面上に配置され、観察者の眼EYから遠い表側にある。第3面23cは、接着剤によって導光部材21の第4反射面21dに接合される矩形の光透過面である。以上の第1面23aと第3面23cとなす角度は、導光部材21の第2反射面21bと第4反射面21dとのなす角度εと等しくなっており、第2面23bと第3面23cとのなす角度は、導光部材21の第1反射面21aと第3反射面21cとのなす角度βと等しくなっている。   In the light transmission member 23, the first surface 23 a is disposed on the extended plane of the first reflecting surface 21 a provided on the light guide member 21, is on the back side close to the observer's eye EY, and the second surface 23 b is guided. It is arranged on the extended plane of the second reflecting surface 21b provided on the optical member 21, and is on the front side far from the observer's eye EY. The third surface 23c is a rectangular light transmission surface joined to the fourth reflection surface 21d of the light guide member 21 by an adhesive. The angle formed by the first surface 23a and the third surface 23c is equal to the angle ε formed by the second reflective surface 21b and the fourth reflective surface 21d of the light guide member 21, and the second surface 23b and the third surface 23c are the same. The angle formed by the surface 23c is equal to the angle β formed by the first reflecting surface 21a and the third reflecting surface 21c of the light guide member 21.

光透過部材23と導光部材21とは、両者の接合部分及びその近傍において、透視部B4を構成している。すなわち、第1及び第2面23a,23bには、ミラー層等の反射コートが施されていないため、導光部材21の導光部B2と同様に外界光OLを高い透過率で透過させる。第3面23cも、外界光OLを高い透過率で透過可能であるが、導光部材21の第4反射面21dがハーフミラー層28を有していることから、第3面23cの中央領域を通過する外界光OLは減光される。つまり、観察者は、減光された画像光GLと外界光OLとを重畳させたものを観察することになり、導光装置20は、虚像形成部として機能する。   The light transmission member 23 and the light guide member 21 constitute a see-through portion B4 at the joint portion between them and the vicinity thereof. That is, since the first and second surfaces 23a and 23b are not provided with a reflective coating such as a mirror layer, the external light OL is transmitted with a high transmittance in the same manner as the light guide B2 of the light guide member 21. The third surface 23c can also transmit the external light OL with a high transmittance. However, since the fourth reflecting surface 21d of the light guide member 21 includes the half mirror layer 28, the central region of the third surface 23c. The external light OL that passes through is attenuated. In other words, the observer observes the superimposed image light GL and the external light OL, and the light guide device 20 functions as a virtual image forming unit.

以下、図3を参照して、第1表示装置100Aにおける画像光の具体的な光路の一例を説明する。なお、図3では、画像光の光路決定に関係する光学系のみ示している。また、投射光学系12は、3つのレンズL1,L2,L3を有しているものとする。   Hereinafter, an example of a specific optical path of image light in the first display device 100A will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows only an optical system related to the determination of the optical path of the image light. The projection optical system 12 has three lenses L1, L2, and L3.

図示のように、液晶表示デバイス32の右側の第1表示点P1からの画像光GL11,GL12は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて等しい第1反射角γ1で計3回全反射され、第4反射面21dに入射する。画像光GL11,GL12は、この第4反射面21dで第3反射面21cと同一の角度で反射され、光射出面OSからこの光射出面OSに垂直な第2光軸AX2方向に対して角度θの傾きで平行光束として射出される。 As shown in the figure, the image lights GL11 and GL12 from the first display point P1 on the right side of the liquid crystal display device 32 are totally reflected three times at the same first reflection angle γ1 on the first and second reflection surfaces 21a and 21b. , Enters the fourth reflecting surface 21d. The image lights GL11 and GL12 are reflected by the fourth reflection surface 21d at the same angle as the third reflection surface 21c, and are angled from the light emission surface OS to the second optical axis AX2 direction perpendicular to the light emission surface OS. It is emitted as a parallel light beam by theta 1 slope.

液晶表示デバイス32の左側の第2表示点P2からの画像光GL21,GL22は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて等しい第2反射角γ2で計5回全反射され、第4反射面21dに入射する。画像光GL21,GL22は、この第4反射面21dで第3反射面21cと同一の角度で反射され、光射出面OSからこの光射出面OSに垂直な第2光軸AX2方向に対して角度θの傾きで平行光束として射出される。 The image lights GL21 and GL22 from the second display point P2 on the left side of the liquid crystal display device 32 are totally reflected a total of five times at the same second reflection angle γ2 on the first and second reflecting surfaces 21a and 21b, and the fourth reflecting surface. 21d is incident. The image lights GL21 and GL22 are reflected by the fourth reflecting surface 21d at the same angle as the third reflecting surface 21c, and are angled from the light emitting surface OS to the second optical axis AX2 direction perpendicular to the light emitting surface OS. It is emitted as a parallel light beam by theta 2 gradient.

また、図3において、導光部材21を展開した場合で見ると、観察者は、光入射面ISに対応する2つの位置の異なる入射等価面IS',IS"の近傍に存在する投射光学系12のレンズL3を重ねて観察していることになる。   Further, in FIG. 3, when the light guide member 21 is developed, the observer can project the projection optical system that exists in the vicinity of two different incident equivalent surfaces IS ′ and IS ″ corresponding to the light incident surface IS. That is, 12 lenses L3 are overlapped for observation.

以上のようにして画像光GLから形成される虚像の観察と、シースルーによる外界光OLの観察とが両立するためには、両光束の光量について、ある程度の範囲内でバランスがとられていることが必要となる。外界光OLの影響により、観察者の瞳孔の大きさは、変化する。このため、仮に画像光GLの光量を一定に確保していても、観察者が知覚しにくいものとなる可能性がある。従って、外界光OLの状態が変化しても、画像光GLと外界光OLとが程良くバランスされた状態を維持するためには、画像光GLの状態を、外界光OLの変化に対応して制御する必要がある。本実施形態では、光検出装置180(図1参照)が、光学パネル110すなわち導光装置20に固定的に取り付けられて導光装置20と向きを一致させた状態を保つことで、常に視界の前方すなわち+Z側に関して外界光OLの光量検出を行うものとなっており、この検出結果に基づいて、照明装置31(図2(A)参照)の制御を行うことで、外界光OLの状態に応じた画像光GLの光量制御ができるものとなっている。   As described above, in order to achieve both the observation of the virtual image formed from the image light GL and the observation of the external light OL by see-through, the light amounts of both light fluxes must be balanced within a certain range. Is required. The size of the pupil of the observer changes due to the influence of the external light OL. For this reason, even if the light quantity of the image light GL is ensured to be constant, it may be difficult for the observer to perceive. Therefore, in order to maintain a state where the image light GL and the external light OL are well balanced even if the state of the external light OL changes, the state of the image light GL corresponds to the change of the external light OL. Need to be controlled. In the present embodiment, the light detection device 180 (see FIG. 1) is fixedly attached to the optical panel 110, that is, the light guide device 20, and is kept in a state of being aligned with the light guide device 20, so that the field of view is always maintained. The light amount of the external light OL is detected in front, that is, on the + Z side. Based on the detection result, the illumination device 31 (see FIG. 2A) is controlled to change the state of the external light OL. The amount of light of the corresponding image light GL can be controlled.

〔D.光検出装置による外界光の検出〕
以下、図4を参照して、外界光OLの明るさに対応させた画像光GLの明るさの制御の前提として必要となる光検出装置180による外界光OLの検出について説明する。
[D. (Detection of external light by photodetection device)
Hereinafter, with reference to FIG. 4, detection of the external light OL by the light detection device 180 that is necessary as a premise for controlling the brightness of the image light GL corresponding to the brightness of the external light OL will be described.

光検出装置180は、フォトダイオード部181と、レンズ182とを有する。図示の例では、フォトダイオード部181は、XY面に平行な面についてマトリクス状に3×3で配置される9つのフォトダイオード素子181aで構成されている。つまり、フォトダイオード部181は、9つに分割された領域で略−Z側から虚像表示装置100に向かう外界光OLの状態を検出するものとなっている。各フォトダイオード素子181aは、矩形形状であり、レンズ182によって投影されて矩形形状の領域内に入射する光の光量を測定する。なお、レンズ182は、外界像をフォトダイオード部181上に投影するものであり、フォトダイオード部181の前方(+Z側)に配置され無限遠を焦点とするレンズであり、遠方から光検出装置180に向かう外界光OLの成分をその方位に応じて複数のフォトダイオード素子181aのうちいずれかに向けて入射させる。なお、ここで、レンズ182による投影については、無限遠を焦点とすることで一定以上の距離からの外界像のピントを合わせられる投影とすることができるが、各フォトダイオード素子181a上において必ずしも外界像のピントを合わせる必要はなく、各フォトダイオード素子181aにおいて対象となる方位からの外界光成分の光量測定が可能となっていればよい。   The light detection device 180 includes a photodiode portion 181 and a lens 182. In the illustrated example, the photodiode portion 181 is configured by nine photodiode elements 181a arranged in a 3 × 3 matrix in a plane parallel to the XY plane. That is, the photodiode unit 181 detects the state of the external light OL that is directed from the approximately −Z side toward the virtual image display device 100 in the nine divided regions. Each photodiode element 181a has a rectangular shape, and measures the amount of light projected by the lens 182 and entering the rectangular region. The lens 182 projects an external image onto the photodiode unit 181 and is disposed in front of the photodiode unit 181 (+ Z side) and has a focal point at infinity. The component of the external light OL directed to is incident on one of the plurality of photodiode elements 181a according to the direction thereof. Here, the projection by the lens 182 can be a projection in which the external image can be focused from a certain distance or more by focusing on infinity, but it is not necessarily the external environment on each photodiode element 181a. It is not necessary to focus the image, and it is only necessary that each photodiode element 181a can measure the amount of external light component from the target direction.

9つのフォトダイオード素子181aには、説明のために1〜9の番号をそれぞれ付与してあり、5番が付され中央に位置するフォトダイオード素子181aが、レンズ182の光軸と一致した中心の位置に配置されているものとする。ここで、レンズ182の光軸方向は、Z方向であり、観察者にとっての正面方向に一致している。   The nine photodiode elements 181a are assigned numbers 1 to 9 for explanation, and the photodiode element 181a located at the center with the number 5 is located at the center coincident with the optical axis of the lens 182. It is assumed that it is arranged at a position. Here, the optical axis direction of the lens 182 is the Z direction, which coincides with the front direction for the observer.

外界光OLの成分のうち、例えばレンズ182の光軸方向にある中央側のエリアAからの外界光成分OLaは、レンズ182を経て5番のフォトダイオード素子181aに入射する。従って、外界光成分OLaの明るさは、5番のフォトダイオード素子181aの出力となる。一方、外界光OLの成分のうち、例えばエリアAよりも上方側である周辺側のエリアBからの外界光成分OLbは、レンズ182を経て8番のフォトダイオード素子181aに入射する。従って、外界光成分OLbの明るさは、8番のフォトダイオード素子181aの出力となる。以上のようにして、光検出装置180において、対象となるエリアの方位ごとに対応する外界光OLの平均化された明るさが検出され、外界光に関する情報を得ることができる。光検出装置180は、9つのフォトダイオード素子181aにおいて測定された外界光成分の光量についての情報を信号化して虚像表示装置100の動作制御を司るコントロール装置300に送信する。   Among the components of the external light OL, for example, the external light component OLa from the area A on the center side in the optical axis direction of the lens 182 enters the fifth photodiode element 181a via the lens 182. Accordingly, the brightness of the external light component OLa is the output of the fifth photodiode element 181a. On the other hand, among the components of the external light OL, for example, the external light component OLb from the peripheral area B that is above the area A is incident on the eighth photodiode element 181a via the lens 182. Therefore, the brightness of the external light component OLb is the output of the eighth photodiode element 181a. As described above, in the light detection device 180, the average brightness of the external light OL corresponding to each azimuth of the target area is detected, and information regarding the external light can be obtained. The light detection device 180 converts the information about the amount of the external light component measured in the nine photodiode elements 181a into a signal, and transmits the signal to the control device 300 that controls the operation of the virtual image display device 100.

〔E.光検出装置の検出結果に基づく画像光の制御〕
以下、図4等を参照して、光検出装置の検出結果に基づく画像光の制御について説明する。本実施形態では、上述の光検出装置180において検出された外界光に関する情報に基づいて、虚像表示装置100のコントロール装置300に内蔵される制御部311が駆動制御部34を介して光源を制御する(図2(A)参照)ことにより、画像光GLの光量が制御されるものとなっている。
[E. Control of image light based on detection result of photodetection device)
Hereinafter, the control of the image light based on the detection result of the light detection device will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the control unit 311 included in the control device 300 of the virtual image display device 100 controls the light source via the drive control unit 34 based on the information related to external light detected by the light detection device 180 described above. (See FIG. 2A), the light quantity of the image light GL is controlled.

図4に示すように、虚像表示装置100は、コントロール装置300として、制御部311と、記憶部312と、キー入力処理部313と、キー入力部314と、画像処理部315と、外界光情報検出部319とを備えている。   As illustrated in FIG. 4, the virtual image display device 100 includes a control unit 311, a storage unit 312, a key input processing unit 313, a key input unit 314, an image processing unit 315, and external light information as a control device 300. A detection unit 319.

制御部311は、虚像表示装置100の全体的な動作を制御している。つまり、制御部311は、記憶部312、キー入力処理部313、画像処理部315、外界光情報検出部319等と通信可能に接続されており、これらの部分から情報を取り込み、或いはこれらの部分に制御信号等を送って動作状態を制御している。特に、本実施形態では、制御部311は、外界光情報検出部319を介して光検出装置180からの情報を取得してこの情報に基づいて光源を制御することにより、画像光の状態を調整している。このための機能として、制御部311は、明るさ読取部311a、調整量決定部311b等を含み、光検出装置の検出結果に基づく画像光調整のための光源制御部すなわち画像光制御部として機能する。   The control unit 311 controls the overall operation of the virtual image display device 100. That is, the control unit 311 is communicably connected to the storage unit 312, the key input processing unit 313, the image processing unit 315, the external light information detection unit 319, etc., and takes in information from these parts, or these parts The operation state is controlled by sending a control signal or the like. In particular, in this embodiment, the control unit 311 adjusts the state of the image light by acquiring information from the light detection device 180 via the external light information detection unit 319 and controlling the light source based on this information. doing. As a function for this purpose, the control unit 311 includes a brightness reading unit 311a, an adjustment amount determination unit 311b, and the like, and functions as a light source control unit, that is, an image light control unit for image light adjustment based on the detection result of the light detection device. To do.

外界光情報検出部319は、光検出装置180において検出され、信号として送信された外界光の明るさに関する情報を受け取り、制御部311の明るさ読取部311aに送信する。   The external light information detection unit 319 receives information regarding the brightness of external light detected by the light detection device 180 and transmitted as a signal, and transmits the information to the brightness reading unit 311a of the control unit 311.

記憶部312は、ROM、RAM、不揮発性メモリー等で構成され、虚像表示装置100を動作させるために必要なプログラム、データ等を保持する。ここでは、特に、記憶部312は、明るさ読取部311aで読み取られた外界光OLに関する情報についての信号データに基づいて最適な光源制御を選択するためのプログラム及び制御用テーブルデータを保持している。   The storage unit 312 includes a ROM, a RAM, a nonvolatile memory, and the like, and holds programs, data, and the like necessary for operating the virtual image display device 100. Here, in particular, the storage unit 312 holds a program and control table data for selecting optimal light source control based on signal data regarding information regarding the external light OL read by the brightness reading unit 311a. Yes.

キー入力処理部313は、キー入力部314から入力された観察者の指示を処理する手段である。   The key input processing unit 313 is means for processing an observer's instruction input from the key input unit 314.

画像処理部315は、入力選択部や通信部(不図示)を介して外部から入力された画像信号又は画像データに対して必要に応じて、諧調補正等を含む各種補正処理を行い、画像処理後の画像信号を、液晶パネルを駆動する液晶パネル駆動部である液晶駆動回路34bに出力する。   The image processing unit 315 performs various correction processes including gradation correction and the like on an image signal or image data input from the outside via an input selection unit or a communication unit (not shown) to perform image processing. The subsequent image signal is output to a liquid crystal driving circuit 34b which is a liquid crystal panel driving unit for driving the liquid crystal panel.

以下、図5(A)等により、光検出装置の検出結果に基づく画像光の制御動作の一例について概要を説明する。図5(A)は、観察者の観察領域を模式的に示す図であり、図5(B)は、バックライト光源である矩形形状のバックライト導光部31bを模式的に示す図である。図5(A)において、2点鎖線の領域IM0は、観察者が導光装置20を経た外界光OLによって認識する外界像の範囲を示し、点線の領域IM1は、観察者が画像光GLによって認識する虚像の範囲を示すものとする。さらに、領域IM0のうち、領域IM1に対応する領域を1点鎖線の領域IM2とする。つまり、領域IM1又は領域IM2は、外界光OLと画像光GLとが重畳する領域である。ここでは、図4に示す9つのフォトダイオード素子181aを有する光検出装置180によって、外界像の範囲である領域IM0のうち領域IM1に相当する領域における外界像の明るさが検出されるものとする。   Hereinafter, an example of an image light control operation based on the detection result of the light detection apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a diagram schematically showing an observation region of an observer, and FIG. 5B is a diagram schematically showing a rectangular backlight light guide unit 31b which is a backlight light source. . In FIG. 5A, a two-dot chain line area IM0 indicates a range of an external image recognized by the observer through the external light OL that has passed through the light guide device 20, and a dotted line area IM1 indicates that the observer uses the image light GL. It shall indicate the range of virtual images to be recognized. Furthermore, a region corresponding to the region IM1 in the region IM0 is defined as a one-dot chain line region IM2. That is, the region IM1 or the region IM2 is a region where the external light OL and the image light GL overlap. Here, it is assumed that the brightness of the external image in the region corresponding to the region IM1 in the region IM0 that is the range of the external image is detected by the photodetector 180 having the nine photodiode elements 181a shown in FIG. .

ここで、領域IM1及び領域IM2において、9つに分割された分割領域1c〜9cは、図4の9つのフォトダイオード素子181aが対象とする測定領域に対応しているものとする。つまり、例えば図5(A)の領域IM1のうち中央に位置する分割領域5cは、図4のエリアAからの外界光OLによって観察される外界像の領域であり、このエリアの明るさは、5番のフォトダイオード素子181aによって検出される。同様に、図5(A)の分割領域8cは、図4のエリアBに対応し、8番のフォトダイオード素子181aによって検出される。つまり、分割領域1c〜9cは、図4においてフォトダイオード素子181aに付した1〜9の番号にそれぞれ対応したものとなっている。   Here, in the region IM1 and the region IM2, the divided regions 1c to 9c divided into nine correspond to the measurement regions targeted by the nine photodiode elements 181a in FIG. That is, for example, the divided region 5c located in the center of the region IM1 in FIG. 5A is a region of the external image observed by the external light OL from the area A in FIG. 4, and the brightness of this area is It is detected by the fifth photodiode element 181a. Similarly, the divided region 8c in FIG. 5A corresponds to the area B in FIG. 4 and is detected by the eighth photodiode element 181a. That is, the divided regions 1c to 9c correspond to the numbers 1 to 9 assigned to the photodiode elements 181a in FIG.

さらに、本実施形態では、図5(B)に示すように、矩形断面の光束を形成するバックライト導光部31bが、虚像の領域IM2の各分割領域1c〜9cに対応する9つの分割された発光領域1a〜9aを有し、発光領域1a〜9aごとに光量の調整が可能になっているものとする。つまり、バックライト導光部31bを制御することで、画像光GLの光量が部分的(局所的)に変化し、領域IM2に形成される虚像は、分割領域1c〜9cごとに明るさを変化させることができるものとなっている。この場合、制御部311は、液晶駆動回路34bを介してバックライト光源であるバックライト導光部31bを制御するバックライト制御部として機能することになる。上記の場合、例えば8番のフォトダイオード素子181aでの測定された外界光OLの成分光量が大きいすなわち明るいと測定されれば、これに応じて、画像光GLのうち分割領域8cの虚像を形成する成分の光量を大きくし、明るい画像とすればよい。つまり、制御部311は、分割領域8cに対応する発光領域8aに供給する電力を、8番のフォトダイオード素子181aからの検出結果に応じて大きくすることで、分割領域8cで形成される虚像を適度に明るくすることができる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the backlight light guide unit 31b that forms a light beam having a rectangular cross section is divided into nine parts corresponding to the divided areas 1c to 9c of the virtual image area IM2. It is assumed that the light emission areas 1a to 9a are provided and the light quantity can be adjusted for each of the light emission areas 1a to 9a. That is, by controlling the backlight light guide 31b, the amount of the image light GL changes partially (locally), and the virtual image formed in the region IM2 changes in brightness for each of the divided regions 1c to 9c. It has become something that can be made. In this case, the control unit 311 functions as a backlight control unit that controls the backlight light guide unit 31b, which is a backlight light source, via the liquid crystal drive circuit 34b. In the above case, for example, if the component light amount of the external light OL measured by the eighth photodiode element 181a is measured to be large, that is, bright, a virtual image of the divided region 8c is formed in the image light GL accordingly. The light amount of the component to be increased may be increased to make a bright image. That is, the control unit 311 increases the power supplied to the light emitting region 8a corresponding to the divided region 8c in accordance with the detection result from the eighth photodiode element 181a, thereby forming the virtual image formed in the divided region 8c. It can be brightened moderately.

以上のような構成から、光検出装置180での検出結果に応じてバックライト導光部31bすなわちバックライト光源を含む照明装置31を制御することで、画像光GLの状態を、外界光OLの方位ごとの変化に対応して制御することができる。   From the configuration described above, the state of the image light GL is changed to that of the external light OL by controlling the backlight light guide 31b, that is, the illumination device 31 including the backlight light source, according to the detection result of the light detection device 180. Control can be performed corresponding to changes in each direction.

以下、図6のフローチャートを参照して、光検出装置の検出結果に基づく画像光の制御動作の一例について説明する。   Hereinafter, an example of the image light control operation based on the detection result of the light detection device will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、虚像表示装置100を起動させると、制御部311は、記憶部312に格納された外界光に関する情報を初期化する処理を行う(ステップS101)。次に、制御部311は、外界光情報検出部319に、光検出装置180から送信された外界光の明るさに関する情報を受け取らせるとともに(ステップS102)、明るさ読取部311aとして、外界光情報検出部319で受け取った情報を読み取って外界光OLの方位ごとの状況を確認する(ステップS103)。また、この際、制御部311は、読み取った情報を記憶部312に格納する。次に、制御部311は、ステップS103において取得した情報が、これまでの情報から変更されているかを判断する(ステップS104)。つまり、記憶部312に既に格納されている情報とステップS103において取得した情報とを比較する。なお、ステップS101において初期化された直後に情報を取得した場合については、ステップS104において、情報が変更されたものと判断する。ステップS104において、情報変更がなかったと制御部311が判断すると(ステップS104:No)、制御部311は、光源の調整量を定めた制御パターンの動作が最適であると判断し、これを変更することなく維持してステップS102〜ステップS104に示す外界光の明るさに関する情報を受け取って状況を判断する一連の動作を繰り返す。一方、ステップS104において、情報変更があったと制御部311が判断すると(ステップS104:Yes)、制御部311は、外界光OLの状態が変更され、画像光GLをこれに対応させるべく光源の調整量を定めた制御パターンの動作を再設定する必要があると判断し、調整量決定部311bとして、記憶部312から変更後の外界光に関する情報に対応する光源の調整量を定めた複数の制御パターンを示すテーブルデータから一のパターンを選択して読み出す(ステップS105)。次に、制御部311は、ステップS105において選択され読み出された新たな制御パターンに従った制御をさせるべく光源駆動回路34aに制御信号を送信する。この制御信号に従って、光源駆動回路34aが照明装置31を駆動させることで、例えば図5(A)及び5(B)によって説明したような光源制御がなされる(ステップS106)。制御部311は、上記光源制御の動作を虚像表示装置100による画像形成動作が終了するまで繰り返す(ステップS107)。つまり、観察者がキー入力部314によって、画像形成動作を終了する旨の指令を出すまで光検出装置180からの測定結果を確認し、対応する画像光の制御を行う(ステップS101〜S106)。   First, when the virtual image display device 100 is activated, the control unit 311 performs a process of initializing information regarding external light stored in the storage unit 312 (step S101). Next, the control unit 311 causes the external light information detection unit 319 to receive information regarding the brightness of the external light transmitted from the light detection device 180 (step S102), and the external light information as the brightness reading unit 311a. The information received by the detection unit 319 is read to confirm the situation for each direction of the external light OL (step S103). At this time, the control unit 311 stores the read information in the storage unit 312. Next, the control unit 311 determines whether the information acquired in step S103 has been changed from the previous information (step S104). That is, the information already stored in the storage unit 312 is compared with the information acquired in step S103. When information is acquired immediately after being initialized in step S101, it is determined in step S104 that the information has been changed. In step S104, when the control unit 311 determines that there is no information change (step S104: No), the control unit 311 determines that the operation of the control pattern that determines the adjustment amount of the light source is optimal, and changes this. Without any change, a series of operations for receiving the information on the brightness of the ambient light shown in steps S102 to S104 and judging the situation are repeated. On the other hand, when the control unit 311 determines that the information has changed in step S104 (step S104: Yes), the control unit 311 changes the state of the external light OL and adjusts the light source so that the image light GL corresponds to this. It is determined that it is necessary to reset the operation of the control pattern that defines the amount, and the adjustment amount determination unit 311b performs a plurality of controls that determine the adjustment amount of the light source corresponding to the information regarding the external light after the change from the storage unit 312. One pattern is selected and read from the table data indicating the pattern (step S105). Next, the control unit 311 transmits a control signal to the light source driving circuit 34a so as to perform control according to the new control pattern selected and read in step S105. In accordance with this control signal, the light source drive circuit 34a drives the illumination device 31 to perform light source control as described with reference to FIGS. 5A and 5B, for example (step S106). The controller 311 repeats the light source control operation until the image forming operation by the virtual image display device 100 is completed (step S107). That is, the measurement result from the light detection device 180 is confirmed until the observer gives a command to end the image forming operation by the key input unit 314, and the corresponding image light is controlled (steps S101 to S106).

以上のように、本実施形態では、虚像形成部である導光装置20が画像光GLと外界光OLとを重畳させるシースルータイプとなっており、画像光制御部である制御部311が、光検出装置180によって外界光OLの明るさを方位に関連づけて検出し、検出された明るさに関する情報に基づいて、画像光GLを制御するものとなっている。これにより、観察者が向いている方位からの外界光GLの明るさに対応して、画像光GLを制御し、画像光GLによる画像の明るさと外界光OLによる外界像の明るさとのバランスを適度なものにできる。つまり、外界光OLの状態に応じて画像光GLを適切な明るさに調整できる。   As described above, in this embodiment, the light guide device 20 that is a virtual image forming unit is a see-through type that superimposes the image light GL and the external light OL, and the control unit 311 that is the image light control unit The detection device 180 detects the brightness of the external light OL in association with the azimuth, and controls the image light GL based on the information related to the detected brightness. Thus, the image light GL is controlled in accordance with the brightness of the external light GL from the direction in which the observer is facing, and the balance between the image brightness by the image light GL and the brightness of the external image by the external light OL is adjusted. Can be moderate. That is, the image light GL can be adjusted to an appropriate brightness according to the state of the external light OL.

なお、上記において、画像光制御部である制御部311は、外界光OLに対する画像光GLの制御として照明光SLの光量のみを制御するものとしているが、外界光OLに対する画像光GLの制御において、さらに、空間光変調装置である液晶表示デバイス32を制御するものとしてもよい。つまり、液晶表示デバイス32での階調度を調整することで画像光GLの局所的な調整を行うことも可能である。この場合、画素単位で明暗の調整が可能となる。   In the above description, the control unit 311 that is the image light control unit controls only the light amount of the illumination light SL as the control of the image light GL with respect to the external light OL, but in the control of the image light GL with respect to the external light OL. Furthermore, the liquid crystal display device 32 that is a spatial light modulator may be controlled. That is, it is also possible to perform local adjustment of the image light GL by adjusting the gradation level in the liquid crystal display device 32. In this case, the brightness can be adjusted in units of pixels.

光検出装置180は、フォトダイオード部181と、レンズ182とで構成されているが、これに限らず、例えばフォトダイオード部181の部分に、フォトレジスターやフォトトランジスター等フォトダイオード以外の種々の光検出器を適用することも可能である。   The light detection device 180 includes a photodiode unit 181 and a lens 182, but is not limited thereto. For example, various light detections other than photodiodes such as a photoresistor and a phototransistor are provided in the photodiode unit 181. It is also possible to apply a vessel.

また、上記では、分割数を3×3の9つとしているが、この分割パターンは一例であり、これ以外にも種々のものとすることができる。例えば、もっと多くのフォトダイオード素子を配置し、各フォトダイオードが検出する領域をさらに細かくしてもよい。また、上記では、外界光OLと画像光GLとが重畳する領域と、光検出装置180によって検出を行う範囲とを一致させるものとしているが、光検出装置180による検出範囲は、種々考えられ、例えば外界光として観察者に認識される範囲全体を検出するものであってもよい。   In the above description, the number of divisions is 9 (3 × 3). However, this division pattern is an example, and various other patterns can be used. For example, more photodiode elements may be arranged, and the area detected by each photodiode may be further refined. In the above description, the region in which the external light OL and the image light GL are overlapped with the range in which the light detection device 180 performs detection, but various detection ranges by the light detection device 180 are conceivable. For example, the entire range recognized by the observer as external light may be detected.

以下、図7(A)により具体的な一変形例について説明する。図7(A)に示すように、領域IM0全体を5×5の25の領域に分割し、各領域について検出を行うものとしている。この場合、光検出装置180のフォトダイオード部181は、5×5の合計25個のフォトダイオード素子181aで構成されることになる。なお、領域IM0の25の分割領域のうち、中央の3×3の9つの分割領域は、虚像の領域IM2を構成する9つの分割領域1c〜9cに対応しているものとする。この場合、虚像の領域IM2のみならず、その周辺の外界像の明るさまで加味して虚像の明るさを調整することができる。また、図7(B)に示す他の一変形例のように、外界像側の分割と虚像側の分割とが正確には一致しないものであってもよい。図示の場合、外界像の領域IM0も虚像の領域IM2も3×3の9つに領域を分割しているが、この場合、範囲の違いから各分割領域は一致しない。このような場合であっても、例えば、領域IM0の分割領域のうち中央に位置する領域AAを、領域IM2の分割領域5cに対応させ、領域IM0の分割領域のうち中央上方側に位置する領域BBを、領域IM2の分割領域8cに対応させるというように、各領域を対応付けた上で制御することで、明るさを調整することができる。   Hereinafter, a specific modification will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7A, the entire area IM0 is divided into 25 areas of 5 × 5, and each area is detected. In this case, the photodiode unit 181 of the light detection device 180 is configured by 5 × 5 total 25 photodiode elements 181a. Of the 25 divided areas of the area IM0, the central 9 × 3 divided areas correspond to the nine divided areas 1c to 9c constituting the virtual image area IM2. In this case, the brightness of the virtual image can be adjusted in consideration of not only the virtual image region IM2 but also the brightness of the surrounding external image. Further, as in another modification example shown in FIG. 7B, the division on the external image side and the division on the virtual image side may not exactly match. In the illustrated example, both the external image area IM0 and the virtual image area IM2 are divided into nine areas of 3 × 3, but in this case, the divided areas do not match due to the difference in the range. Even in such a case, for example, the area AA located in the center of the divided areas of the area IM0 is made to correspond to the divided area 5c of the area IM2, and the area located above the center of the divided areas of the area IM0 Brightness can be adjusted by controlling each area so that BB corresponds to the divided area 8c of the area IM2.

また、上記では、光検出装置180側と光源側であるバックライト導光部31bとでの分割パターンを一致させているが、分割パターンは一致していなくてもよい。また、バックライト導光部31bを分割させず、一様なものとし制御部311は、全体光量を調整するものとしてもよい。この場合、例えば画像光の光量を、光検出装置180で検出された結果のうち最も明るい外界光に対応させるものとすることが考えられる。また、領域IM2の分割領域の境界が目立ったり、分割領域での光量さに起因するムラが生じたりしないように、例えば画像処理等を適宜施すものとしてもよい。   In the above description, the division patterns on the light detection device 180 side and the backlight light guide unit 31b on the light source side are matched, but the division patterns do not have to match. Further, the backlight light guide unit 31b may be uniform without being divided, and the control unit 311 may adjust the total light amount. In this case, for example, it is conceivable that the light amount of the image light corresponds to the brightest external light among the results detected by the light detection device 180. Further, for example, image processing or the like may be appropriately performed so that the boundary of the divided area of the area IM2 is not noticeable or unevenness due to the light amount in the divided area does not occur.

また、上記では、ステップS105における調整量の決定を、あらかじめ用意されたテーブルデータから一のパターンを選択して読み出すものとしているが、これ以外の方法で調整量を決定するものとしてもよい。例えば、9つの領域について調整量の大きさを重みづけし、重みづけされたデータとステップS103で読み取ったデータを照合し、その都度制御パターンを算出するものとしてもよい。 In the above description, the adjustment amount in step S105 is determined by selecting one pattern from the table data prepared in advance, but the adjustment amount may be determined by other methods. For example, the adjustment amount may be weighted for nine areas, the weighted data may be collated with the data read in step S103, and the control pattern may be calculated each time.

また、以上では、制御パターンを制御部311により自動的に行っているが、観察者がキー入力部314から適宜指令を出して、制御部311による制御とは異なる制御パターンで調整を行うものとしてもよい。   In the above, the control pattern is automatically performed by the control unit 311. However, it is assumed that the observer issues an appropriate command from the key input unit 314 and performs adjustment with a control pattern different from the control by the control unit 311. Also good.

〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であり、観察者の視線の方向を検知するための視線検知装置をさらに有して構成されることを除いて、外部の構造は虚像表示装置100と同様であるため、全体の図示及び説明を省略する。
[Second Embodiment]
The virtual image display device according to the second embodiment will be described below. The virtual image display device according to the present embodiment is a modification of the virtual image display device 100 according to the first embodiment, and further includes a visual line detection device for detecting the direction of the visual line of the observer. Except for this, since the external structure is the same as that of the virtual image display device 100, the entire illustration and description are omitted.

図8は、第1実施形態の図3に対応する図であり、本実施形態に係る虚像表示装置において視線検知装置400を備えた状態について説明するためのものである。図示のように、視線検知装置400は、ビームスプリッター410と、近赤外光線検知センサー411とを有する。本実施形態では、照明装置側において画像光GLに重畳された状態で近赤外光線GLrが射出されるものとし、観察者の眼EYの眼球において反射された近赤外光線GLrを視線検知装置400によって検知することで、観察者の視線の方向を検知するものとなっている。本実施形態では、画像光制御部が、視線検知装置400の検知結果として得られる観察者の視線の方向における外界光の明るさに関する情報に基づいて画像光を制御するものとなっている。これにより、観察者の視線の方向における外界光の明るさに応じて、画像光の状態を制御することができるものとなっている。   FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3 of the first embodiment, and is for explaining a state where the visual line detection device 400 is provided in the virtual image display device according to the present embodiment. As illustrated, the line-of-sight detection device 400 includes a beam splitter 410 and a near-infrared ray detection sensor 411. In the present embodiment, the near-infrared ray GLr is emitted while being superimposed on the image light GL on the illumination device side, and the near-infrared ray GLr reflected from the eyeball of the observer's eye EY is used as the line-of-sight detection device. By detecting with 400, the direction of the observer's line of sight is detected. In the present embodiment, the image light control unit controls the image light based on information regarding the brightness of external light in the direction of the line of sight of the observer obtained as a detection result of the line-of-sight detection device 400. Thereby, the state of the image light can be controlled according to the brightness of the external light in the direction of the line of sight of the observer.

以下、虚像表示装置100を構成する視線検知装置400の構造について説明する。まず、視線検知装置400のうち、ビームスプリッター410は、可視光領域の光及び特定の偏光状態(例えばP偏光とする)にある近赤外光成分を透過させ、かつ、特定の偏光状態(例えばS偏光とする)にある近赤外光成分を反射させる特性を有する。近赤外光線検知センサー411は、近赤外光線を検出する検知センサーであり、図示のように、画像光GLの光路外においてビームスプリッター410に対向するように配置され、ビームスプリッター410での反射によって分岐された近赤外光成分を検知するものとなっている。   Hereinafter, the structure of the line-of-sight detection device 400 constituting the virtual image display device 100 will be described. First, in the line-of-sight detection device 400, the beam splitter 410 transmits light in the visible light region and a near-infrared light component in a specific polarization state (for example, P-polarization) and transmits a specific polarization state (for example, It has a characteristic of reflecting near-infrared light components existing in S-polarized light. The near-infrared ray detection sensor 411 is a detection sensor that detects a near-infrared ray, and is arranged so as to face the beam splitter 410 outside the optical path of the image light GL as shown in the figure, and is reflected by the beam splitter 410. The near-infrared light component branched by is detected.

以下、視線検知装置400を用いた視線検知の動作について説明する。ここでは、液晶表示デバイス32は、可視光領域の各色光及びP偏光の近赤外光線GLrがから射出されるものとする。つまり、ビームスプリッター410は、近赤外光線GLrを含め液晶表示デバイス32から射出される成分のいずれも透過させる。   Hereinafter, the gaze detection operation using the gaze detection device 400 will be described. Here, it is assumed that the liquid crystal display device 32 emits each color light in the visible light region and P-polarized near-infrared ray GLr. That is, the beam splitter 410 transmits any component emitted from the liquid crystal display device 32 including the near infrared ray GLr.

ビームスプリッター410を透過した近赤外光線GLrは、導光装置20等を経て眼EYに示す眼球に入射する。この際、近赤外光線GLrのうち、眼EYの眼球表面にある角膜で反射される角膜反射光成分と眼EYの眼底部の網膜で反射される網膜反射光成分とが存在する。これらの反射光成分を捉えることができれば、視線の方向を検知できる。具体的には、まず、角膜反射光成分は高輝度でスポットの径は小さく、網膜反射光成分は低輝度でスポットの径は大きいので、両者を判別することは可能である。さらに、角膜反射光成分のスポットが視線の動きとともに素早く動きまわるのに対して、網膜は眼底部にあり殆ど動かない。従って、このほとんど静止した網膜の反射像の中を動く角膜の反射像を重ねることで、観察者の眼EYの動きすなわち視線の方向を検知することができる。   The near-infrared ray GLr that has passed through the beam splitter 410 enters the eyeball shown to the eye EY via the light guide device 20 and the like. At this time, the near-infrared ray GLr includes a corneal reflection light component reflected by the cornea on the eyeball surface of the eye EY and a retinal reflection light component reflected by the retina of the fundus of the eye EY. If these reflected light components can be captured, the direction of the line of sight can be detected. Specifically, first, since the corneal reflection light component has high brightness and the spot diameter is small, and the retinal reflection light component has low brightness and the spot diameter is large, it is possible to distinguish both. Furthermore, while the spot of the corneal reflection light component moves quickly with the movement of the line of sight, the retina is almost in the fundus and hardly moves. Therefore, the movement of the observer's eye EY, that is, the direction of the line of sight, can be detected by superimposing the reflection image of the moving cornea in the reflection image of the almost stationary retina.

液晶表示デバイス32から射出された近赤外光線GLrは、P偏光であるため、ビームスプリッター410を透過するのに対し、近赤外光線GLrのうち眼EYにおいて反射され光路を逆行する成分である反射光線RLrについては、S偏光の成分を含むものとなっている。従って、反射光線RLrの一部の反射光成分は、ビームスプリッター410において反射される。従って、当該反射光成分を近赤外光線検知センサー411において検知することで、視線検知装置400は、観察者の視線の方向を検知する。   Since the near-infrared ray GLr emitted from the liquid crystal display device 32 is P-polarized light, it passes through the beam splitter 410, whereas the near-infrared ray GLr is a component that is reflected by the eye EY and reverses the optical path. The reflected light beam RLr includes an S-polarized component. Accordingly, a part of the reflected light component of the reflected light beam RLr is reflected by the beam splitter 410. Therefore, by detecting the reflected light component in the near-infrared ray detection sensor 411, the line-of-sight detection device 400 detects the direction of the observer's line of sight.

以下、図9等を参照して、光検出装置及び視線検知装置の検出結果に基づく画像光の制御について説明する。本実施形態では、光検出装置180において検出された外界光に関する情報に加え、視線検知装置400において検知された観察者の視線の方向に関する情報に基づいて、制御部311による画像光GLの光量が制御される。このため、制御部311は、明るさ読取部311a及び調整量決定部311bに加え、視線検知装置400で検知された視線の方向に関する情報を読み取る視線情報読取部311cを含んでいる。なお、視線検知装置400で検知された視線の方向に関する情報は、視線センサー410からコントロール装置300の視線情報検知部330に送信されて制御部311に伝達される。   Hereinafter, the control of the image light based on the detection results of the light detection device and the line-of-sight detection device will be described with reference to FIG. 9 and the like. In the present embodiment, the light amount of the image light GL by the control unit 311 is based on the information on the direction of the line of sight of the observer detected by the line-of-sight detection device 400 in addition to the information on the external light detected by the light detection device 180. Be controlled. Therefore, the control unit 311 includes a line-of-sight information reading unit 311c that reads information on the direction of the line of sight detected by the line-of-sight detection device 400, in addition to the brightness reading unit 311a and the adjustment amount determination unit 311b. Information regarding the direction of the line of sight detected by the line-of-sight detection device 400 is transmitted from the line-of-sight sensor 410 to the line-of-sight information detection unit 330 of the control device 300 and transmitted to the control unit 311.

以下、図10のフローチャートを参照して、光検出装置及び視線検知装置の検出結果に基づく画像光の制御動作の一例について説明する。   Hereinafter, an example of the image light control operation based on the detection results of the light detection device and the line-of-sight detection device will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、虚像表示装置100を起動させると、制御部311は、外界光の明るさ及び視線の方向に関する情報を初期化する処理を行い(ステップS201)、外界光の明るさに関する情報を読み取って外界光OLの方位ごとの状況を確認する(ステップS102,S103)。さらに、制御部311は、視線情報検知部330を介して視線センサー410から送信される視線の方向に関する情報すなわち視線検知装置400の測定結果を受け付け(ステップS202)、当該情報から観察者の視線に関する状況を確認する(ステップS203)。なお、制御部311は、読み取ったこれらの情報を記憶部312にそれぞれ格納する。次に、制御部311は、ステップS103及びステップS203において取得した情報が、これまでの情報から変更されているかを判断する(ステップS204)。つまり、記憶部312に既に格納されている情報とステップS103及びステップS203において取得した情報とを比較し、双方とも情報変更がなかったと制御部311が判断すると(ステップS204:No)、光源の調整量を定めた制御パターンを変更することなく維持してステップS102〜ステップS204に示す一連の動作を繰り返す。一方、ステップS204において、ステップS103及びステップS203において取得した情報のうち少なくともいずれか一方に情報変更があったと制御部311が判断すると(ステップS204:Yes)、調整量決定部311bとして、複数の制御パターンから一の制御パターンを選択して読み出し(ステップS105)、この制御パターンに従った制御をさせるべく光源駆動回路34aに制御信号を送信し、これに応じた光源制御がなされる(ステップS106)。制御部311は、上記光源制御の動作を虚像表示装置100による画像形成動作が終了するまで繰り返す(ステップS107)。   First, when the virtual image display device 100 is activated, the control unit 311 performs processing for initializing information on the brightness of the external light and the direction of the line of sight (step S201), reads the information on the brightness of the external light, and reads the external environment. The status for each direction of the light OL is confirmed (steps S102 and S103). Further, the control unit 311 receives information on the direction of the line of sight transmitted from the line-of-sight sensor 410 via the line-of-sight information detection unit 330, that is, the measurement result of the line-of-sight detection device 400 (step S202). The situation is confirmed (step S203). Note that the control unit 311 stores the read information in the storage unit 312. Next, the control unit 311 determines whether the information acquired in step S103 and step S203 has been changed from the previous information (step S204). That is, the information already stored in the storage unit 312 is compared with the information acquired in step S103 and step S203, and if the control unit 311 determines that there is no information change in both (step S204: No), the adjustment of the light source A series of operations shown in steps S102 to S204 are repeated while maintaining the control pattern with the amount unchanged. On the other hand, when the control unit 311 determines that at least one of the information acquired in step S103 and step S203 has changed in step S204 (step S204: Yes), the adjustment amount determination unit 311b performs a plurality of controls. One control pattern is selected and read from the pattern (step S105), a control signal is transmitted to the light source drive circuit 34a to perform control according to the control pattern, and light source control is performed in accordance with this control signal (step S106). . The controller 311 repeats the light source control operation until the image forming operation by the virtual image display device 100 is completed (step S107).

上記の場合、調整量決定部311bによる制御パターンの選択によって、視線検知装置400の検知結果として得られる観察者の眼EYの視線の方向における外界光OLの明るさに関する情報に基づいて画像光GLを制御することができる。例えば、視線検知装置400における検知結果から、図5(A)等に示す9つの分割領域のうち、中央の分割領域5cに対応する方向に観察者の視線が向いている場合には、画像光GLによる虚像の範囲IM2のうち分割領域5cの明るさの調整を他の領域よりも優先して調整するものとしてもよい。この場合、例えば分割領域5cの明るさを5番のフォトダイオード素子181aで検出された明るさに合わせて調整するのみならず、分割領域5cの左右に隣接する分割領域も分割領域5cで設定した明るさとなるように調整してもよい。   In the above case, the image light GL based on the information regarding the brightness of the external light OL in the direction of the line of sight of the observer's eye EY obtained as a detection result of the line-of-sight detection device 400 by selecting the control pattern by the adjustment amount determination unit 311b. Can be controlled. For example, from the detection result of the line-of-sight detection device 400, when the observer's line of sight is directed in the direction corresponding to the central divided area 5c among the nine divided areas shown in FIG. The brightness adjustment of the divided area 5c in the virtual image range IM2 by GL may be adjusted with priority over other areas. In this case, for example, not only the brightness of the divided area 5c is adjusted according to the brightness detected by the fifth photodiode element 181a, but also the divided areas adjacent to the left and right of the divided area 5c are set in the divided area 5c. You may adjust so that it may become brightness.

以上のように、本実施形態では、外界光に関する情報に加え、観察者の視線の方向やその方向の変化といった視線に関する情報に基づいて画像光の光量が制御される。これにより、より観察者に対する影響度合いの大きい外界光の状態に対応して画像光の調整を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, the amount of image light is controlled based on information on the line of sight, such as the direction of the observer's line of sight and changes in the direction, in addition to information on external light. As a result, the image light can be adjusted in accordance with the state of the external light having a greater influence on the observer.

〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第2実施形態に係る虚像表示装置の変形例であり、光検出装置180の構成を除いて、第2実施形態に係る虚像表示装置と同様であるため、全体の図示及び説明を省略する。
[Third Embodiment]
The virtual image display device according to the third embodiment will be described below. The virtual image display device according to the present embodiment is a modification of the virtual image display device according to the second embodiment, and is the same as the virtual image display device according to the second embodiment except for the configuration of the light detection device 180. Therefore, the entire illustration and description are omitted.

図11は、第2実施形態の図9に対応する図であり、本実施形態に係る虚像表示装置100のうち、光検出装置180について説明するための図である。図示のように、光検出装置180のうち、外界光OLによる外界像を投影するレンズ182は、制御部311に接続されたレンズ駆動回路182aにより、正面方向であるZ方向に対して垂直な面内すなわちXY面に平行な面内について並進移動可能となっている。これにより、光検出装置180は、視線検知装置400で検知された観察者の視線の方向やその方向の変化といった視線に関する情報に基づいて、光検出装置180によって明るさを検出する範囲を変化させるものとなっている。具体的には、まず、制御部311が、視線検知装置400の視線センサー410からの情報を視線情報検知部330を介して取得すると、その視線の方向に対応するようにレンズ182を移動させるべく、レンズ駆動回路182aに駆動信号を送信する。つまり、観察者の視線の方向に対応する外界光OLの成分が、光検出装置180を構成する9つのフォトダイオード素子181aの内真ん中に位置する5番のフォトダイオード素子181aにおいて検出されるようにレンズ182をシフトさせる。これにより、9つのフォトダイオード素子181aによって観察者の視線の方向及びその周辺に関する外界光OLの状態を捉えることができる。   FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 9 of the second embodiment, and is a diagram for explaining the light detection device 180 in the virtual image display device 100 according to the present embodiment. As shown in the drawing, in the light detection device 180, the lens 182 that projects an external image by the external light OL is a surface perpendicular to the front Z direction by a lens driving circuit 182a connected to the control unit 311. Translational movement is possible in the inner plane, that is, in the plane parallel to the XY plane. As a result, the light detection device 180 changes the range in which the light detection device 180 detects the brightness based on the information regarding the line of sight such as the direction of the line of sight of the observer and the change in the direction detected by the line of sight detection device 400. It has become a thing. Specifically, first, when the control unit 311 acquires information from the line-of-sight sensor 410 of the line-of-sight detection device 400 via the line-of-sight information detection unit 330, the lens 182 should be moved so as to correspond to the direction of the line of sight. The driving signal is transmitted to the lens driving circuit 182a. That is, the component of the external light OL corresponding to the direction of the line of sight of the observer is detected by the fifth photodiode element 181a located in the middle of the nine photodiode elements 181a constituting the light detection device 180. The lens 182 is shifted. As a result, the nine photodiode elements 181a can capture the direction of the observer's line of sight and the state of the external light OL regarding the periphery thereof.

以上のように、本実施形態では、観察者の視線に関する情報に基づいて、光検出装置180によって明るさを検出する範囲を変化させた上で、外界光の光量検出を行っている。これにより、観察者の視線をより優先して画像光の制御を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the light amount of the external light is detected after changing the range in which the light detection device 180 detects the brightness based on the information regarding the line of sight of the observer. Thereby, it is possible to control the image light with higher priority on the observer's line of sight.

〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であるため、全体の図示及び説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
The virtual image display device according to the fourth embodiment will be described below. Note that the virtual image display device according to the present embodiment is a modification of the virtual image display device 100 according to the first embodiment, and thus the entire illustration and description thereof are omitted.

図12(A)は、正面から見た光検出装置180の状態を模式的に示す図である。第1実施形態等では、各フォトダイオード素子181aが矩形形状であるものとしているが、フォトダイオード素子181aの形状や検知する領域については、様々な態様が考えられ、例えば図示のように円形状となっていてもよい。また、図12(B)に示すように、領域については、均等な大きさにせず、例えば中央の領域を他の領域よりも大きくし、画像光の光量調整においても、真ん中の領域の影響を優先的に取り扱うものとしてもよい。なお、図12(A)及び12(B)は、例示であり、このほかにも、種々の分割パターンの態様が考えられ、例えば中央から同心円状に区分される分割領域で構成してもよい。   FIG. 12A is a diagram schematically illustrating the state of the light detection device 180 as viewed from the front. In the first embodiment and the like, each photodiode element 181a is assumed to have a rectangular shape, but there are various modes for the shape of the photodiode element 181a and the region to be detected. It may be. Also, as shown in FIG. 12B, the area is not made equal in size, for example, the central area is made larger than the other areas, and the influence of the middle area is also affected in adjusting the amount of image light. It may be preferentially handled. Note that FIGS. 12A and 12B are only examples, and various other divided pattern modes are conceivable. For example, the divided areas may be concentrically divided from the center. .

〔第5実施形態〕
以下、図13により、第5実施形態に係る虚像表示装置について説明する。ここでは、本実施形態に係る虚像表示装置200のうち、第1表示装置200Aの構造の一例について説明することで、虚像表示装置200の構造の一例を説明する。第1表示装置200Aは、信号光を形成するとともに当該信号光を走査光TLとして射出するための光射出装置210と、光射出装置210からの走査光TLを受けて画像光GLを形成する被照射部材220とを備える。光射出装置210は、観察者の鼻NS周辺に配置され、信号光形成部211と、走査光学系212とを有し、被照射部材220は、光射出装置210の前方側(+Z側)において観察者の眼EYの前方を覆うように配置されている。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, the virtual image display apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Here, an example of the structure of the virtual image display device 200 will be described by describing an example of the structure of the first display device 200A in the virtual image display device 200 according to the present embodiment. The first display device 200A forms a signal light and emits the signal light as the scanning light TL, and a light emitting device 210 that receives the scanning light TL from the light emitting device 210 and forms the image light GL. The irradiation member 220 is provided. The light emitting device 210 is arranged around the nose NS of the observer, has a signal light forming unit 211, and a scanning optical system 212. The irradiated member 220 is on the front side (+ Z side) of the light emitting device 210. It arrange | positions so that the front of observer's eyes EY may be covered.

被照射部材220は、走査光の照射を受ける被照射膜(半透過膜)である半透過反射膜と、半透過反射膜を支持固定する支持部材とを有している。つまり、被照射部材220は、ハーフミラーである。これにより、観察者の眼EYには、虚像のみならず、外界からの光も入ることになり、虚像表示装置200は、双方を重畳して観察可能にするシースルーの構成となっている。つまり、被照射部材220は、虚像形成部である。   The irradiated member 220 includes a semi-transmissive reflective film that is an irradiated film (semi-transmissive film) that is irradiated with scanning light, and a support member that supports and fixes the semi-transmissive reflective film. That is, the irradiated member 220 is a half mirror. Thereby, not only a virtual image but also light from the outside enters the observer's eye EY, and the virtual image display device 200 has a see-through configuration in which both can be observed. That is, the irradiated member 220 is a virtual image forming unit.

被照射部材220は、図示のように、観察者の眼EYの前方であって光射出装置210よりも観察者に対して遠方側(+Z側)に位置するように配置されている。つまり、観察者の眼EYと被照射部材220との間に光射出装置210が配置されている。   As shown in the figure, the irradiated member 220 is disposed in front of the eye EY of the observer and positioned farther to the observer (+ Z side) than the light emitting device 210. That is, the light emitting device 210 is arranged between the observer's eye EY and the irradiated member 220.

被照射部材220は、観察者の眼EYを前方から覆うのに十分な大きさを有しており、光射出装置210の走査光学系212から+Z方向に傾いて照射された走査光TLを受け、これを反射することで虚像を形成し、観察者に認識させるものとなっている。なお、被照射部材220の形状は、虚像表示装置100の外観すなわちフレームFLの形状に沿った形状を有している。   The irradiated member 220 has a size large enough to cover the observer's eye EY from the front, and receives the scanning light TL irradiated from the scanning optical system 212 of the light emitting device 210 in a + Z direction. By reflecting this, a virtual image is formed so that the observer can recognize it. In addition, the shape of the irradiated member 220 has a shape along the appearance of the virtual image display device 100, that is, the shape of the frame FL.

以下、画像形成の動作について説明する。まず、光射出装置210のうち、信号光形成部211は、信号光を形成し、射出する。射出された信号光は、スキャン部である走査光学系212に入射する。走査光学系212は、信号光を、走査光として被照射部材220に向けて射出する。被照射部材220において、信号光を走査光として走査させて入射させることで、画像光GLによって虚像が形成され、この虚像を観察者が眼EYで捉えることで、画像が認識される。   Hereinafter, an image forming operation will be described. First, in the light emitting device 210, the signal light forming unit 211 forms and emits signal light. The emitted signal light enters a scanning optical system 212 that is a scanning unit. The scanning optical system 212 emits signal light toward the irradiated member 220 as scanning light. In the irradiated member 220, the signal light is scanned and incident as a scanning light, whereby a virtual image is formed by the image light GL, and the image is recognized when the observer catches the virtual image with the eyes EY.

本実施形態のような構成を有する虚像表示装置200においても、光検出装置180を備えることで、第1実施形態等の場合と同様に、観察者が向いている方位からの外界光GLの明るさに対応して、画像光GLを制御し、画像光GLによる画像の明るさと外界光OLによる外界像の明るさとのバランスを適度なものにできる。つまり、外界光OLの状態に応じて画像光GLを適切な明るさに調整できる。   Also in the virtual image display device 200 having the configuration as in the present embodiment, by providing the light detection device 180, the brightness of the external light GL from the direction in which the observer faces is the same as in the first embodiment and the like. Correspondingly, the image light GL is controlled, and the balance between the brightness of the image by the image light GL and the brightness of the external image by the external light OL can be made appropriate. That is, the image light GL can be adjusted to an appropriate brightness according to the state of the external light OL.

なお、上記では、光源として、ダイオードレーザ光源又はLED光源を用いるものとしているが、光源は、例えば有機EL等の上記以外のものであってもよい。   In the above description, a diode laser light source or an LED light source is used as the light source. However, the light source may be other than the above, such as an organic EL.

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
[Others]
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.

上記の説明では、光検出装置180を光学パネル110等すなわち導光装置20の上方側の中央部に固定的に取り付けられるものとしているが、必要な範囲の光検出が可能であれば、光検出装置180の固定位置は、これ以外の箇所であっても構わない。また、導光装置20の向きを把握でき、対象となる方向についての明るさを検出できるのであれば、光検出装置180は、光学パネル110等に固定的に取り付けられていなくてもよい。   In the above description, it is assumed that the light detection device 180 is fixedly attached to the optical panel 110 or the like, that is, the central portion on the upper side of the light guide device 20. However, if light detection within a necessary range is possible, light detection is performed. The fixing position of the device 180 may be a place other than this. In addition, the light detection device 180 may not be fixedly attached to the optical panel 110 or the like as long as the orientation of the light guide device 20 can be grasped and the brightness in the target direction can be detected.

また、上記第3実施形態等において、視線に関する情報として、両眼の視線についてそれぞれ取得するものとしてもよく、少なくとも一方の視線について取得するものとしてもよい。   In the third embodiment and the like, the information regarding the line of sight may be acquired for each line of sight, or may be acquired for at least one line of sight.

また、上記第2実施形態等において、視線検知装置400の一部又は全部が、画像表示装置11と一体的に構成されるものとしてもよい。   In the second embodiment and the like, a part or all of the line-of-sight detection device 400 may be configured integrally with the image display device 11.

上記の説明では、虚像表示装置100がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、虚像表示装置100は、ヘッドアップディスプレイに改変することもできる。   In the above description, the virtual image display device 100 has been specifically described as being a head-mounted display, but the virtual image display device 100 can be modified to a head-up display.

上記実施形態の虚像表示装置100では、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ表示装置を設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ例えば画像形成装置10と導光装置20とを設け画像を片眼視する構成にしてもよい。   In the virtual image display device 100 of the above embodiment, a pair of display devices is provided corresponding to both the right eye and the left eye. For example, image formation is performed only for either the right eye or the left eye. The apparatus 10 and the light guide device 20 may be provided to view the image with one eye.

また、右眼及び左眼の双方に表示装置を設ける構成とする場合、3D画像の観察において、双方の眼の位置について輻輳角や両眼視差を考慮して適した状態に位置調整できる。   In addition, when the display device is provided for both the right eye and the left eye, the position of both eyes can be adjusted to a suitable state in consideration of the convergence angle and binocular parallax in the observation of the 3D image.

上記実施形態では、光入射面ISを通る第1光軸AX1と光入射面ISを通る第2光軸AX2とが平行であるとしたが、これらの光軸AX1,AX2を非平行とすることもできる。   In the above embodiment, the first optical axis AX1 passing through the light incident surface IS and the second optical axis AX2 passing through the light incident surface IS are parallel, but these optical axes AX1 and AX2 are made non-parallel. You can also.

上記実施形態では、導光部材21の第4反射面21dに設けたハーフミラー層28の反射率を50%以下としてシースルーを優先しているが、ハーフミラー層28の反射率を50%以上として画像光を優先することもできる。   In the above embodiment, the see-through is given priority by setting the reflectance of the half mirror layer 28 provided on the fourth reflecting surface 21d of the light guide member 21 to 50% or less. However, the reflectance of the half mirror layer 28 is set to 50% or more. Priority can also be given to image light.

10…画像形成装置、 11…画像表示装置、 12…投射光学系、 20…導光装置(虚像形成部)、 20a…本体部分、 21…導光部材、 21a,21b,21c,21d…第1−第4反射面、 23…光透過部材、 23s…本体部分、 23a…第1面、 23b…第2面、 25…ミラー層、 28…ハーフミラー層(半透過反射膜)、 180…光検出装置、 181…フォトダイオード部、 182…レンズ、 181a…フォトダイオード素子、 100,200…虚像表示装置、 100A…表示装置(虚像形成部)、 300…コントロール装置、 311…制御部(画像光制御部、バックライト制御部)、 311a…読取部、 311b…調整量決定部、 311c…視線情報読取部、 400…視線検知装置、 410…ビームスプリッター、 411…近赤外光線検知センサー、 312…記憶部、 315…画像処理部、 319…外界光情報検出部、 210…光射出装置、 211…信号光形成部、 212…走査光学系、 AX,AX1,AX2…光軸、 B1…光入射部、 B2…導光部、 B3…光射出部、 B4…透視部、 EY…眼、 GL,GL1,GL2…画像光、 OL…外界光、 IS…光入射面、 OS…光射出面、 SL…照明光   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image forming apparatus, 11 ... Image display apparatus, 12 ... Projection optical system, 20 ... Light guide apparatus (virtual image formation part), 20a ... Main-body part, 21 ... Light guide member, 21a, 21b, 21c, 21d ... 1st -4th reflective surface, 23 ... light transmissive member, 23s ... main body part, 23a ... 1st surface, 23b ... 2nd surface, 25 ... mirror layer, 28 ... half mirror layer (semi-transmissive reflective film), 180 ... light detection Device, 181 ... Photodiode unit, 182 ... Lens, 181a ... Photodiode element, 100, 200 ... Virtual image display device, 100A ... Display device (virtual image forming unit), 300 ... Control device, 311 ... Control unit (image light control unit) , Backlight control unit), 311a ... reading unit, 311b ... adjustment amount determining unit, 311c ... gaze information reading unit, 400 ... gaze detection device, 410 ... bi Msplitter, 411 ... near infrared ray detection sensor, 312 ... storage unit, 315 ... image processing unit, 319 ... external light information detection unit, 210 ... light emitting device, 211 ... signal light forming unit, 212 ... scanning optical system, AX, AX1, AX2 ... optical axis, B1 ... light incident part, B2 ... light guide part, B3 ... light emission part, B4 ... see-through part, EY ... eye, GL, GL1, GL2 ... image light, OL ... external light, IS ... light incident surface, OS ... light exit surface, SL ... illumination light

Claims (10)

外界光を透過させるとともに画像光による虚像を形成する虚像形成部と、
前記虚像形成部の向きに応じて前記外界光の明るさを方向に関連づけて検出する光検出装置と、
前記光検出装置によって検出された明るさに関する情報に基づいて前記画像光を制御する画像光制御部と、
を備え
前記画像光制御部は、前記虚像形成部上の被照射領域に対応する前記画像光の光量を分割された領域ごとに部分的に変化させる、虚像表示装置。
A virtual image forming unit that transmits external light and forms a virtual image by image light;
A light detection device that detects the brightness of the external light in association with the direction according to the orientation of the virtual image forming unit;
An image light control unit that controls the image light based on information on brightness detected by the light detection device;
Equipped with a,
The image light control unit, Ru partially changed for each area of the divided light amount of the image light corresponding to the irradiated region on the virtual image formation unit, the virtual image display device.
前記画像光制御部は、前記画像光となるべき照明光を発生させるバックライト光源を制御するバックライト制御部である、請求項1に記載の虚像表示装置。 The virtual image display device according to claim 1, wherein the image light control unit is a backlight control unit that controls a backlight light source that generates illumination light to be the image light. 観察者の視線の方向を検知する視線検知装置をさらに備え、
前記画像光制御部は、前記視線検知装置の検知結果として得られる観察者の視線の方向における前記外界光の明るさに関する情報に基づいて前記画像光を制御する、請求項1及び請求項のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
It further comprises a gaze detection device that detects the direction of the gaze of the observer,
The image light control unit controls the image light based on the information about the brightness of the external light in the direction of the visual axis detection resulting observer of the visual line detection device, of claims 1 and 2 The virtual image display device according to any one of the above.
前記視線検知装置は、前記画像光に重畳されて射出される近赤外光線のうち観察者の眼において反射されて前記画像光の光路を逆行する成分を当該光路上から分岐するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターで分岐された当該近赤外光線を検出する近赤外光線検知センサーとを有する、請求項に記載の虚像表示装置。 The line-of-sight detection device includes a beam splitter that branches off a component that is reflected by an observer's eye and reverses the optical path of the image light from the near-infrared ray that is emitted while being superimposed on the image light. The virtual image display device according to claim 3 , further comprising: a near-infrared ray detection sensor that detects the near-infrared ray branched by the beam splitter. 前記光検出装置は、前記視線検知装置で検知された観察者の視線に関する情報に基づいて明るさを検出する範囲を変化させる、請求項及び請求項のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 The light detecting device, on the basis of the information about the visual axis of the detected observer visual line detection device changes the range for detecting the brightness of the virtual image display as claimed in any one of claims 3 and 4 apparatus. 外界光を透過させるとともに画像光による虚像を形成する虚像形成部と、A virtual image forming unit that transmits external light and forms a virtual image by image light;
前記虚像形成部の向きに応じて前記外界光の明るさを方向に関連づけて検出する光検出装置と、A light detection device that detects the brightness of the external light in association with the direction according to the orientation of the virtual image forming unit;
前記光検出装置によって検出された明るさに関する情報に基づいて前記画像光を制御する画像光制御部と、An image light control unit that controls the image light based on information on brightness detected by the light detection device;
を備え、With
観察者の視線の方向を検知する視線検知装置をさらに備え、It further comprises a gaze detection device that detects the direction of the gaze of the observer,
前記画像光制御部は、前記視線検知装置の検知結果として得られる観察者の視線の方向における前記外界光の明るさに関する情報に基づいて前記画像光を制御する、虚像表示装置。The said image light control part is a virtual image display apparatus which controls the said image light based on the information regarding the brightness of the said external light in the direction of an observer's gaze obtained as a detection result of the said gaze detection apparatus.
前記視線検知装置は、前記画像光に重畳されて射出される近赤外光線のうち観察者の眼において反射されて前記画像光の光路を逆行する成分を当該光路上から分岐するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターで分岐された当該近赤外光線を検出する近赤外光線検知センサーとを有する、請求項6に記載の虚像表示装置。The line-of-sight detection device includes a beam splitter that branches off a component that is reflected by an observer's eye and reverses the optical path of the image light from the near-infrared ray that is emitted while being superimposed on the image light. The virtual image display device according to claim 6, further comprising: a near-infrared ray detection sensor that detects the near-infrared ray branched by the beam splitter. 前記光検出装置は、前記視線検知装置で検知された観察者の視線に関する情報に基づいて明るさを検出する範囲を変化させる、請求項6及び請求項7のいずれか一項に記載の虚像表示装置 The virtual image display according to any one of claims 6 and 7, wherein the light detection device changes a range in which brightness is detected based on information on the line of sight of an observer detected by the line-of-sight detection device. Equipment . 前記光検出装置は、前記外界光の光量を検出するフォトダイオード部と、前記外界光による像を前記フォトダイオード部に向けて投影するレンズとを有する、請求項1から請求項までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 The said photon detection apparatus has a photodiode part which detects the light quantity of the said external light, and the lens which projects the image by the said external light toward the said photodiode part, The any one of Claim 1-8 The virtual image display device according to one item. 前記光検出装置において、前記フォトダイオード部は、2次元状に配置される複数のフォトダイオード素子を有して構成され、前記外界光の検出領域を前記フォトダイオード素子の配置に対応して複数に分割する、請求項に記載の虚像表示装置。 In the photodetection device, the photodiode unit is configured to include a plurality of photodiode elements arranged in a two-dimensional manner, and the outside light detection region is divided into a plurality corresponding to the arrangement of the photodiode elements. The virtual image display device according to claim 9 , which is divided.
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